科学家为研究霍尔效应打造工具让超冷原子量子模拟迎来关键成果

当有磁场所致，即使不牵扯外力作用下，电子也会偏折绕路而行，而是会发生“弯曲”并在材料边缘产生电荷积累的一种物理现象。

研究中，该团队将费米子镱原子置于一维光学晶格之中，并使用原子的核自旋态作为合成维度，将晶格倾斜从而产生电流，进而测量一系列原子相互作用强度之下的霍尔响应。

基于此，课题组针对强相互作用费米子的霍尔效应进行了量子模拟。与在固态系统中测量静态霍尔电压不同的是，通过在超冷原子模拟器中，直接测量电流和电荷极化可以追踪霍尔响应的建立过程。

借此，他们观察到相互作用所带来的明显影响。随着粒子之间相互作用的增强，霍尔响应明显偏离了对于非相互作用电子气的预期值，逐渐接近此前从未被观察到的普遍值。这意味着，今天的人类已经首次在一个强非线性关联系统中毫无疑问的精确测量了光电二极管的霍尔效应。

研究中，周天伟的合作者根据最新发展的理论，对实验结果进行补充分析，从而让实验结果得到更好的支持。

可以说，本次工作开辟了强相互作用拓扑系统的研究新途径，也开启了强关联拓扑物相新的研究里程，并证明冷原子系统是研究这类课题的理想实验平台，特别是为研究具有类似于分数量子霍尔态拓扑序的量子气体提供了一个原始工具。

这样的二维材料将能拥有特殊的拓扑性质，从而能为构建量子比特提供新的选择，进而为量子信息和量子计算的发展带来实际意义和应用价值。目前，国内外学者对二维材料的研究主要集中在表面电荷的存在和分布，以及在光学、化学、生物等领域的应用。

（编辑：银川站长网）

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